PIC16F1719进行ADC配置与读取详解

使用PIC16F1719进行ADC配置与读取详解

在嵌入式系统开发中，ADC（模数转换器） 是一个非常常见且重要的功能。它可以将模拟信号转换为数字信号，从而使得微控制器能够处理来自外部传感器等设备的模拟数据。在本文中，我们将使用PIC16F1719微控制器，并详细介绍如何配置和使用其内置的ADC模块来读取模拟信号。

什么是ADC？

ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器） 是一种将模拟信号转换为数字信号的设备。模拟信号是连续的电压信号，而数字信号则是离散的，通常为0和1组成的二进制数据。在许多应用中，传感器产生的信号往往是模拟信号，因此使用ADC可以将这些信号转换为微控制器可以处理的数字形式。

项目目标

在这个示例中，我们将使用PIC16F1719的ADC模块，通过读取A0引脚上的模拟电压信号，将其转换为数字值并存储在变量中。通过循环采样，每秒更新一次转换结果。

硬件配置

在使用ADC之前，首先需要了解PIC16F1719的ADC模块支持的输入电压范围。在这个示例中，ADC的参考电压Vref+是Vdd，即微控制器的供电电压，Vref-为接地电压Vss。这意味着ADC可以将0V到Vdd之间的模拟信号转换为数字值。

ADC模块配置

PIC16F1719的ADC模块有多个可配置的选项，比如参考电压、输入通道、转换时钟和结果的对齐方式等。下面我们逐步讲解如何进行配置。

代码解析

以下是配置ADC并进行模数转换的示例代码：

c
#include <xc.h>

#define _XTAL_FREQ 32000000   // 设置系统时钟为32MHz

void main(void) {
    // 系统初始化
    OSCCON = 0xF0;             // 设置内部振荡器为8MHz，并启用4倍PLL，系统时钟达到32MHz
    ANSELA = 0x00;             // 将A端口全部设置为数字模式
    ANSELAbits.ANSA0 = 1;      // 将A0设置为模拟输入
    TRISAbits.TRISA0 = 1;      // 将A0引脚设置为输入

    // ADC配置
    ADCON1bits.ADCS = 0b010;   // 设置ADC时钟为Fosc/32
    ADCON1bits.ADFM = 1;       // 设置结果右对齐
    ADCON1bits.ADNREF = 0;     // Vref-为Vss
    ADCON1bits.ADPREF = 0b00;  // Vref+为Vdd
    ADCON0bits.CHS = 0b00000;  // 选择通道AN0（对应A0引脚）

    // 清空ADRESH和ADRESL寄存器
    ADRESL = 0;
    ADRESH = 0;

    // 开始ADC操作
    while (1) {
        ADCON0bits.ADON = 1;         // 开启ADC模块
        __delay_us(10);              // 等待采样时间
        ADCON0bits.GO = 1;           // 启动ADC转换
        while (ADCON0bits.GO_nDONE); // 等待转换完成
        
        int result = ((ADRESH << 8) + ADRESL); // 获取10位ADC结果
        __delay_ms(1000);            // 每秒采样一次
    }
}

1. 时钟配置

首先，我们需要配置系统的时钟源。通过配置OSCCON寄存器，我们设置了内部振荡器为8MHz，并启用了4倍锁相环(PLL)，将系统时钟频率提升至32MHz。高频率时钟能保证ADC转换的快速响应。

c
OSCCON = 0xF0; // 设置内部振荡器为8MHz，使用4x PLL

2. 引脚配置

在PIC16F1719中，A0引脚（AN0通道） 将作为模拟输入。为了启用ADC功能，必须将相应的引脚配置为模拟模式。

c
ANSELA = 0x00;             // 将A端口全部设置为数字模式
ANSELAbits.ANSA0 = 1;      // 设置A0为模拟输入
TRISAbits.TRISA0 = 1;      // 设置A0为输入

3. ADC参数设置

通过ADCON1和ADCON0寄存器，我们可以配置ADC的各项参数：

ADCS: 设置ADC时钟为Fosc/32，使得每次模数转换的时间为1微秒。
ADFM: 选择结果右对齐，这样高8位存储在ADRESH，低8位存储在ADRESL。
ADPREF/ADNREF: 设置参考电压为Vdd（正参考电压）和Vss（负参考电压）。
CHS: 选择通道AN0（即A0引脚）。

c
ADCON1bits.ADCS = 0b010;   // 设置ADC时钟为Fosc/32
ADCON1bits.ADFM = 1;       // 结果右对齐
ADCON1bits.ADNREF = 0;     // Vref- 为 Vss
ADCON1bits.ADPREF = 0b00;  // Vref+ 为 Vdd
ADCON0bits.CHS = 0b00000;  // 选择通道AN0

4. 启动ADC转换

每次ADC操作前，我们需要先开启ADC模块，之后通过设置GO位启动转换，并等待转换完成。转换结果存储在两个寄存器ADRESH和ADRESL中，将其组合即可得到完整的10位ADC结果。

c
ADCON0bits.ADON = 1;         // 开启ADC模块
__delay_us(10);              // 等待采样时间
ADCON0bits.GO = 1;           // 启动ADC转换
while (ADCON0bits.GO_nDONE); // 等待转换完成
int result = ((ADRESH << 8) + ADRESL); // 获取10位结果

5. 读取结果

ADC完成转换后，结果存储在ADRESH和ADRESL寄存器中。由于我们选择了右对齐，最终结果是一个10位的数字。我们通过将高8位左移8位，然后与低8位相加，得到最终的转换结果。

c
int result = ((ADRESH << 8) + ADRESL); // 获取10位结果

6. 延迟处理

为了避免频繁采样，我们在每次ADC读取后延迟1秒钟。这个延迟可以根据实际应用进行调整。

c
__delay_ms(1000);  // 每秒采样一次

总结

通过上述步骤，我们成功使用了PIC16F1719的ADC模块，从模拟输入引脚读取电压值，并将其转换为数字信号。ADC的使用非常广泛，例如读取温度传感器、电位计等模拟设备的信号。掌握了ADC的配置与使用，能够帮助开发者在嵌入式系统中实现丰富的功能。

c
/* PIC16F1719 配置位设置 */
#pragma config FOSC = INTOSC    /* 振荡器选择位 (INTOSC 振荡器: CLKIN 引脚上的 I/O 功能) */
#pragma config WDTE = OFF       /* 看门狗定时器使能 (WDT 禁用) */
#pragma config PWRTE = OFF      /* 上电定时器使能 (PWRT 禁用) */
#pragma config MCLRE = ON       /* MCLR 引脚功能选择 (MCLR/VPP 引脚功能为 MCLR) */
#pragma config CP = OFF         /* 闪存程序存储器代码保护 (程序存储器代码保护禁用) */
#pragma config BOREN = OFF      /* 低电压复位使能 (低电压复位禁用) */
#pragma config CLKOUTEN = OFF   /* 时钟输出使能 (CLKOUT 功能禁用。CLKOUT 引脚上的 I/O 或振荡器功能) */
#pragma config IESO = ON        /* 内外部切换模式 (内外部切换模式使能) */
#pragma config FCMEN = ON       /* 故障安全时钟监控器使能 (故障安全时钟监控器使能) */
#pragma config WRT = OFF        /* 闪存自写保护 (写保护关闭) */
#pragma config PPS1WAY = OFF    /* 外设引脚选择单向控制 (PPSLOCK 位可以通过软件反复设置和清除) */
#pragma config ZCDDIS = ON      /* 零交叉检测禁用 (ZCD 禁用。ZCD 可以通过设置 ZCDCON 的 ZCDSEN 位来启用) */
#pragma config PLLEN = ON       /* 锁相环使能 (4x PLL 使能) */
#pragma config STVREN = ON      /* 栈溢出/下溢复位使能 (栈溢出或下溢将导致复位) */
#pragma config BORV = LO        /* 低电压复位电压选择 (低电压复位电压 (Vbor)，选择低触发点。) */
#pragma config LPBOR = OFF      /* 低功率低电压复位 (低功率低电压复位禁用) */
#pragma config LVP = ON         /* 低电压编程使能 (低电压编程使能) */

/* 定义系统振荡器频率 */
#define _XTAL_FREQ (32000000ul)

#include <xc.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//counter variable
int count = 0;

void main(void) {
    unsigned char index = 0;

    /* 程序初始化设置 */
    OSCCON = 0xF0;                      /* 设置 INTOSC 为 8MHz，并使用 4xPLL，使系统振荡器达到 32MHz */
    INTCON = 0;                         /* 禁用所有中断源 */
    PIE1 = 0;
    PIE2 = 0;
    PIE3 = 0;

    // Allow PLL startup time ~2 ms
    __delay_ms(10);


    ANSELA = 0x00;  // 将所有A端口引脚设置为数字模式
    ANSELB = 0x00;  // 将所有B端口引脚设置为数字模式
    ANSELC = 0x00;  // 将所有C端口引脚设置为数字模式







    // Set PIN D1 as output
    TRISDbits.TRISD1 = 0;

    // Turn off LED
    LATDbits.LATD1 = 0;

    // Setup PORTD
    TRISD = 0;
    ANSELD = 0;

    TRISBbits.TRISB2 = 0;
    ANSELBbits.ANSB2 = 0;

    /////////////////////
    // Setup EUSART
    ////////////////////
    PPSLOCK = 0x55;
    PPSLOCK = 0xAA;
    PPSLOCKbits.PPSLOCKED = 0x00; // unlock PPS

    RB2PPSbits.RB2PPS = 0x14;   //RB2->EUSART:TX;
    RXPPSbits.RXPPS = 0x0B;   //RB3->EUSART:RX;

    PPSLOCK = 0x55;
    PPSLOCK = 0xAA;
    PPSLOCKbits.PPSLOCKED = 0x01; // lock PPS


    ////////////////////
    // Configure ADC
    ///////////////////

    // Set A0 as input
    TRISAbits.TRISA0 = 1;

    // Set A0 as analog
    ANSELAbits.ANSA0 = 1;

    // Fosc/32 ADC conversion time is 1.0 us
    ADCON1bits.ADCS = 0b010;

    // Right justified 
    ADCON1bits.ADFM = 1;

    // Vref- is Vss
    ADCON1bits.ADNREF = 0;

    // Vref+ is Vdd
    ADCON1bits.ADPREF = 0b00;

    // Set input channel to AN0
    ADCON0bits.CHS = 0b00000;

    // Zero ADRESL and ADRESH
    ADRESL = 0;
    ADRESH = 0;



    // enable peripheral interrupt
    INTCONbits.PEIE = 1;
    INTCONbits.GIE = 1;         // 使能全局中断

    // variable to store conversion result
    int result;
    while (1) {
        // Turn ADC on
        ADCON0bits.ADON = 1;

        // Sample CH0
        __delay_us(10);
        ADCON0bits.GO = 1;
        while (ADCON0bits.GO_nDONE);

        // Store ADC result
        result = ((ADRESH << 8) + ADRESL);

        __delay_ms(1000);
    }
}

希望这篇文章能够帮助你理解如何在PIC微控制器上使用ADC模块！

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